Österreichische und internationale EnergiepolitikSS 2005 320.383 KV

Co-Generation

BERNHARD AxelBERNHARD FritzTRAAR Mario

Definition

Cogeneration, auch bekannt unter Wärme-Kraft-Kopplung oder unter CHP („combined heat and power“), ist die simultane Produktion von elektrischer und thermischer Energie mit einem eingesetzten Brennstoff.

Cogeneration nutzt die Abwärme, die in typischen Elektrizitätskraftwerken entsteht. Sie wandelt diese in nutzbare Energie um, wie in Dampf oder heißes Wasser.

Beispiel

Das Automobil: Der Treibstoff (Benzin) verbrennt in einem

Verbrennungsmotor – das erzeugt sowohl mechanische als auch elektrische Energie (cogeneration).

Diese kombinierten Energien betreiben die verschiedensten Systeme, wie die Antriebswelle, die Beleuchtung, die Lüftung und die Heizung.

Nutzen von Cogeneration

Kosteneinsparung Steigern der

Versorgungszuverlässigkeit Reduzieren der Umwelteinflüsse Schonen der begrenzten fossilen

Brennstoffressourcen

Vorteile von Cogeneration

Gesteigerte Effizienz von Energieumwandlung (Wirkungsgrad)

Reduzierte Nachfragelast Reduzierte Spitzenstromkosten

Prinzipschema :Wärme-Kraft-Kopplung

Kombi-Heizkraftwerk

Trigeneration

Trigeneration liefert 4 verschiedene Arten von Energie: Elektrizität, heißes Wasser und/oder Dampf, und GEKÜHLTES Wasser mit nur einem Brennstoffinput.

Trigeneration ist auch bekannt als „Integrated Energy Systems“.

Kühlung, Heizung and Energie für Gebäude.

Wussten Sie, dass bestehende Trigeneration-Anlagen in US:

10% des jährlichen Strombedarfs produzieren? Gebäudeeigentümern und Unternehmen über $5

Milliarden/Jahr an Energiekosten ersparen? Über 0,4 Millionen Tonnen/Jahr an

Stickoxidemissionen (NOx) reduzieren? Über 0,9 Millionen Tonnen/Jahr an

Schwefeldioxidemissionen (SO2) reduzieren? Den Ausstoß von über 35 Millionen Tonnen von

Kohlenstoffäquivalenten in die Atmosphäre verhindern?

Cogeneration-Prozesse

„Topping cycle“-Anlagen Anlagen (Kraftwerke) die elektrische

oder mechanische Energie erzeugen „Bottoming cycle“-Anlagen

Anwendung in Schwerindustrien (Glas, Metall), wo Hochöfen eingesetzt werden.

Cogeneration-Technologien

Dampfturbinen Gasturbinen Systeme mit kombinierten Kreisläufen

Mikro-Turbinen Brennstoffzellen Stirling-Motor

Technologien - Wirkungsgrade

Historie

Thomas Edison 1870

Großanlagen - Industrie

Kleinanlagen Blockkraftwerke Einfamilienhäuser

Einsparungspotenzial

Prinzip der KWK mit Dampfturbinenprozess

Allgemeines zur KWK mit Dampfturbinenprozess

mögliche Brennstoffe• Kohle• Erdöl• Biomasse, Müll• Grundsätzlich ist jeder Brennstoff möglich, der

in einem Kessel verbrannt werden kann Vorteile

• Es kann grundsätzlich jeder Brennstoff verwendet werden

• Ausgereifte Technologie• Anlagengröße nach oben hin offen

Nachteile• schlechter elektrischer Anlagenwirkungsgrad• schlechtes Teillastverhalten• Betrieb ist teuer

Kondensationsdampfturbine mit 10 MW

KWK mit Gasturbinenprozess

Gasturbinenprozess

Einsatzgebiet• Zur Erzeugung elektrischer Leistung

und Wärme ab ~ 30 kWel• Bei relativ konstantem Wärmebedarf

mögliche Brennstoffe• Gas• Erdöl• Vergasung von Kohle

Gasturbine der Fa. OPRAelektr. Leistung ca. 1,6 MW

Mikroturbine

Mikroturbine Vorteile

kompakte Bauweise geringe Wartungskosten bei Wartungsintervallen von

mind. 8000 Betriebsstunden Einfache Installation Durch kompakte Bauweise und niedriges

Anlagengewicht ist es möglich, die Betriebsfläche gering zu halten.

Anpassung des Strom- und Wärmebedarfes ist möglich leise, da keine niederfrequenten Schallemissionen

Nachteile Volle Marktreife der Technologie noch nicht erreicht

Mikroturbine Einsatzgebiet der Mikroturbine

Dampferzeugung in kleinen Kesselanlagen Heißwassernetze über 100°C

Trockneranlagen Krankenhäuser Wäschereien Nahwärmenetze

mögliche Brennstoffe der Mikroturbine Erdgas Heizöl Flüssiggas Klärgas Grubengas Erdölbegleitgas

Heiz-Kraft-Anlage Dachs-SOLO

Institutionen (1) US:

American Council of Energy-Efficient Economy (US-WKK-Verband)

Cogeneration Technologies TMwww.cogeneration.netwww.CHPSystems.com

Australien: Australian Cogeneration Association

www.environmentdirectory.com.au Schweiz:

Schweizerischer Wärmekraftkoppelungsfachverband DIMAG Energie AG

Institutionen (2) EU:

EDUCOGEN - The European Association for the Promotion of Cogeneration (Brüssel)www.cogen.org

Österreich: Energytech – BMVIT-Initiative Cogeneration-Kraftwerke Management

Steiermark GmbH OMV Cogeneration GmbH

Anteile der Cogeneration-Elektrizität in den EU-Mitgliedsstaaten

Beispiele in Österreich

Donaustadt Kraftwerk der Wienstrom

Graz-Thondorf 1. Trigeneration-Mikrogasturbinenanlage mit ca. 115

kW elektr. Und 115 kW therm. Leistung. Graz-Andritz

Stirling-BHKW im Stukitzbad Hartberg

Dampf-Schraubenmotor-BHKW Voitsberg

1.Mikrogasturbinenanlage

The European Policy Level

Commission and Parliament have generally been very supportive of CHP

Should push for long-term quantitative carbon and efficiency targets

Develop a roadmap on how to achieve a Post-Kyoto target of minus 25% (compared to 1990)

Green Book on Energy Efficiency has to become a key initiative

Keep up the pressure on Member States: New policy initiatives, Benchmarking, harmonisation towards the upper end, implementation of Directives

European energy efficiency agenda

• Increasing realisation of the importance of energy efficiency

• Old "environment versus growth" paradigm loses force

• Dutch "clean, clever, competitive" agenda: CHP "single biggest solution to Kyoto„

• EU environmental policy review 2004: environment and eco-innovation as a driver of growth and competitiveness

• Energy efficiency is top priority for Energy Commissioner Piebalgs

European CHP Directive: How todetermine the efficiency of CHP?

Member States are transposing the Directive

Regulatory Committee determines by November 2005 – CHP products (Annex II) – Harmonised reference values (Annex III) – CHP potential studies (Annex IV)

Reference values are a key issue: Mechanism to ensure integrity: Comparison of CHP with a hypothetical and to some extent arbitrary benchmark

Commission is playing a positive role

Pushing the market for energyefficiency Considerations for a new Framework Programme

for Competitiveness and Innovation / extension of the "Intelligent Energy - Europe„ Programme

Plans to develop a EU Green Book for energy efficiency

Lisbon Agenda: run-up to the Spring Council later this March

CHP Directive (in force) Buildings Directive (in force) Energy Services Directive (under development)